Análise das alterações nos padrões de preensão palmar em pianistas

FACULDADE DE EDUCAÇÃO FÍSICA

LUCIANE FERNANDA RODRIGUES MARTINHO

FERNANDES

ANÁLISE DAS ALTERAÇÕES

NOS PADRÕES DE PREENSÃO

PALMAR EM PIANISTAS

Campinas

2005

LUCIANE FERNANDA RODRIGUES MARTINHO

FERNANDES

ANÁLISE DAS ALTERAÇÕES

NOS PADRÕES DE PREENSÃO

PALMAR EM PIANISTAS

Tese de doutorado apresentada à Pós-Graduação da Faculdade de Educação Física da Universidade Estadual de Campinas para obtenção do título de Doutor em Educação Física.

Orientador: Prof. Dr. Ricardo Machado Leite de Barros

Campinas

2005

PIANISTAS.

Luciane Femanda Rodrigues Martinho Femandes

Data da Defesa: <-21/0.2/05 Banca examinadora ~ "" .

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ProfDr:a:'Stela Márcia Mattiello Goncalves Rosa

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ProfDr. René Brenzikofer

Dedicatória

Ao meu marido André, pelo imenso amor, paciência, incentivo e por ter compreendido a minha ausência em tantos momentos, dedico este trabalho.

Não apenas esse trabalho, mas todas as minhas conquistas profissionais são dedicadas aos meus pais e irmãos que sempre me incentivaram a lutar pelos meus sonhos.

Agradecimentos

Ao Prof. Dr. Ricardo Machado Leite de Barros, pela confiança e orientação. Ao Prof. Dr. René Brenzikofer, pelo carinho e valiosos ensinamentos. Ao Prof. Paulo Ruffino pela amizade, sugestões e colaboração no trabalho. A minha família pelo incentivo constante e por me fazer acreditar que tudo se torna possível quando buscamos ser fiel em nossas condutas.

A D. Carmen e ao S. Durval por terem me acolhido como uma filha e a Paula pelo carinho e companheirismo.

As minhas amigas do Lib Alethéa, Luciana e Carla pelo carinho, amizade e por terem divido comigo as angústias da pós-graduação.

Aos meus “irmãos” Tiago, Antonio e Olival pela amizade e carinho.

Aos amigos Miltinho e o Pascual pelo carinho, amizade e auxílio no trabalho. A todos os amigos do LIB pelo convívio agradável de tantos anos.

Aos pianistas que participaram desse trabalho.

Ao meu marido André pela cumplicidade, compreensão, apoio irrestrito e, acima de tudo, amor incondicional.

À todos, que direta ou indiretamente, contribuíram para o sucesso deste trabalho.

E um agradecimento especial ao Prof. Dr. Euclydes Custódio de Lima Filho pelo carinho com que me recebeu no LIB, pelos valiosos ensinamentos, por ter compartilhado comigo não somente seu vasto conhecimento profissional, mas também suas riquíssimas experiências pessoais.

“Ensinar é um exercício da imortalidade. De alguma forma continuamos a viver naqueles cujos olhos aprenderam a ver o mundo pela magia da nossa palavra. O professor, assim, não morre jamais.”

(Rubens Alves, em A alegria de ensinar) SAUDADES...

Universidade Estadual de Campinas, Campinas, 2005.

RESUMO

Este trabalho teve como objetivo a análise quantitativa dos padrões de preensão palmar de pianistas durante a realização de tarefas em função do tipo de preensão e da velocidade de execução. Vinte e cinco voluntários (11 pianistas e 14 não pianistas) realizaram 4 tipos de tarefas com a mão direta: Preensão grossa em velocidade rápida (T1); Preensão grossa em velocidade lenta (T2); Preensão em gancho em velocidade rápida (T3) e Preensão em gancho em velocidade lenta (T4). No dorso da mão foram colocados 16 marcadores nas extremidades proximais e distais dos ossos metacarpianos e falanges proximais do 2° ao 5° dedos. Para a captura das imagens foram utilizadas quatro câmeras de vídeo digital, conectadas a quatro microcomputadores. A medição das coordenadas e a reconstrução tridimensional dos marcadores foram realizadas através do sistema “Dvideow – Digital Vídeo for Biomechanics”, desenvolvido no Laboratório de Instrumentação para Biomecânica da Faculdade de Educação Física da UNICAMP. Os ângulos de flexão e extensão das articulações metacarpofalangeanas foram calculados a partir da medida das coordenadas dos marcadores. Foram utilizados diagramas de fase para caracterização do padrão e da regularidade das repetições. A Análise por Componentes Principais foi utilizada para quantificar o padrão e a regularidade dos ciclos de movimento e a correlação entre as curvas dos ângulos das articulações dedos foi utilizada para avaliar sinergia dos dedos durante a tarefa. A partir dos resultados, foram observados que as diferenças mais evidentes entre os grupos controle e pianista foram identificadas na regularidade da curva para tarefa T2, através da Análise por Componentes Principais e para todas as tarefas na análise da correlação entre os ângulos das articulações metacarpofalangeanas. Na comparação entre as tarefas foram encontradas diferenças significativas entre as realizadas com a preensão grossa e gancho, em todas as análises. Através da metodologia empregada e das análises foi possível caracterizar os padrões de preensão palmar de pianistas e evidenciar diferenças entre pianistas e não pianistas.

Estadual de Campinas, Campinas, 2005.

ABSTRACT

This work describes an experimental study that aimed to quantitatively analyze the palmer gripping patterns of pianists during the execution of function tasks relating to gripping and speed of execution. Twenty-five subjects (11 pianists and 14 non-pianists) carried out 4 tasks with their right hand: Gross gripping at fast speed (T1); Gross gripping at low speed (T2); Hook gripping at fast speed (T3); Hook gripping at low speed (T4). Sixteen markers were put on the dorsal surface of the hand, on the proximal and distal extremities of the metacarpian bones and proximal phalanges of the 2nd and 5th fingers. Four digital video cameras connected to two microcomputers were used to capture the images. The measurement of the coordinates and the three-dimensional reconstruction of the markers were carried out through the “Dvideow – Digital Video for Biomechanics” system, developed at the Instrumentation Laboratory for Biomechanics at the Physical Training College at UNICAMP. The flexion and extension angles of the metacarpophalangeal articulations were calculated from the measurement of the marker coordinates. The phase diagram movement cycles were used to analyze the alteration in the palmer gripping patterns in pianists. The Principal Components Analysis was used to quantify the movement patterns and the regularity of the the phase diagram movement cycles which were built from the position and angular speed curves; the correlation between the angle curves of finger joints was used to evaluate the finger synergy during the task. With these results as a starting point, it was possible to observe that the most evident differences between the control and pianist groups were identified in the regularity of the curve for the second task (T2) through the Principal Components Analysis, and for all the tasks, in the analysis of the correlation between the angles of the metacarpophalangeal joints. In the comparison between the tasks, a difference was observed among those carried out in gross and hook gripping in all the analysis.Through the methodology employed and the form of analysis, it was possible to estimate the alterations in the palmer gripping patterns of pianists and compare pianists with non-pianists.

LISTA DE FIGURAS

Figura 1 – Ossos da fileira proximal e distal do punho... 32

Figura 2 – Ossos da mão ... 35

Figura 3 - Arco transverso proximal e arco transverso distal... 36

Figura 4 – Arco longitudinal ... 36

Figura 5 – Nervos do membro superior... 39

Figura 6 – Preensão grossa ... 41

Figura 7- Preensão em gancho ... 41

Figura 8 - Medidas antropométricas da mão ... 54

Figura 9 - Medida da largura da palma (LM) realizada com o paquímetro. ... 54

Figura 10 – Posição para o teste de força máxima. ... 55

Figura 11 - Partes do equipamento. A - Base do equipamento. B – Suporte da balança para acomodarr as massas. C- Base de nylon para adaptação do dinamômetro. D -Massas de chumbo ... 56

Figura 12 - Equipamento com dinamômetro... 56

Figura 13 – Reta da regressão linear yˆ= 1,05x + 0,16 ajustada aos pontos experimentais relativos a resposta do dinamômetro em relação a colocação das massas. R2= 0,997... 57

Figura 14 - Disposição dos 16 marcadores no dorso da mão direita... 59

Figura 15 - Identificação numérica dos marcadores no modelo... 59

Figura 16 – Cadeira de apoio regulável para antebraço. ... 60

Figura 17 - Fixação do antebraço com uma faixa de neoprene no apoio da cadeira... 60

Figura 18 - Exercitador de mãos e dedos utilizado para a realização das tarefas... 60

Figura 19 – Posição da mão para a realização da tarefa com preensão grossa... 62

Figura 20 – Posição da mão para a realização da tarefa com preensão em gancho. ... 62

Figura 21 - Disposição das câmeras (a), iluminadores (b) e computadores (c) conectados via intranet... 63

Figura 23 – Representação do ambiente da coleta dos dados com a disposição dos equipamentos: Equipamentos: a) Câmera 1; b) Câmera 2; c) Tripés das câmeras 1 e 2; d) e e) Iluminadores; f) Câmera 3; g) Câmera 4; h) Tripés das câmeras 3 e 4; i) e j) Iluminadores; l) Calibrador; m) Cadeira com apoio para o antebraço. ... 64 Figura 24 - Sistema de calibração. ... 65 Figura 25 – Representação do espaço utilizado para aquisição das imagens da mão. ... 65 Figura 26 - Sistema de referência: Coordenada Y de direção vertical e sentido positivo para cima, coordenada Z de direção horizontal e sentido positivo para frente e coordenada X, ortogonal aos outros dois eixos com sentido positivo da direita para a esquerda... 66 Figura 27 – Imagens das quatro câmeras após a medição das coordenadas. 27a) Câmera 1; 27b) Câmera 2; 27c) Câmera 3; 27d) Câmera 4. A trajetória dos marcadores está representada pelos pontilhados coloridos. ... 69 Figura 28 – Corpo rígido em forma de cruz. ... 70 Figura 29 - Posição da mão durante a realização do teste estático... 73 Figura 30 – Descrição do cálculo dos ângulos articulares. Os marcadores 1 e 5 localizados nas

extremidades proximais e distais do 2° metacarpo; marcadores 9 e 13 localizados nas extremidades proximais e distais da 2ª falange proximal; θ = ângulo formado pelos vetores a e b. ... 75 Figura 31 – Exemplo de filtragem da curva da variação angular de flexão e extensão da

articulação metacarpofalangeana do segundo dedo (filtro Butterworth)... 77 Figura 32 – Histograma da freqüência do resíduo, em relação à curva normal, para a variação

angular da articulação metacarpofalangeana do 2º dedo e um voluntário durante a realização da tarefa 1. ... 78 Figura 33 – Posição angular, em função do tempo,da flexão e extensão da articulação

metacarpofalangeana dos quatro dedos de um voluntário durante a realização da tarefa 1.. 80 Figura 34 – Identificação do ciclo de movimento a partir da curva da velocidade angular para

uma repetição do 2° dedo. A curva azul representa a velocidade angular, os círculos verdes representam os instantes de maior e menor velocidades, o círculo vermelho o instante em que a velocidade é zero nesse intervalo e as cruzes pretas os instantes em que a velocidade é zero no sentido da esquerda da curva em relação a maior velocidade e no sentido da direita da curva em relação a menor velocidade... 81

Figura 35 – Identificação dos ciclos de movimento a partir da curva da velocidade angular para as três repetições nos 4 dedos. As curvas azuis representam as três repetições da velocidade angular em cada dedo. Os círculos verdes representam os instantes de maior e menor velocidades, os círculos vermelhos os instantes em que a velocidade é zero nesse intervalo. As cruzes pretas representam os instantes em que a velocidade é zero no sentido da esquerda da curva em relação a maior velocidade e no sentido da direita da curva em relação a menor

velocidade... 82

Figura 36 – Identificação do ciclo de movimento a partir da curva da posição angular para o 2° dedo. As cruzes pretas definem o início e o final do ciclo para uma repetição... 83

Figura 37 – Representação das três repetições de movimento, para 2°, 3°, 4° e 5° dedos de um voluntário durante a realização da tarefa 1. R1) Primeira repetição; R2) Segunda repetição; R3) Terceira repetição. ... 84

Figura 38 – Representação do range calculado pela diferença entre o maior e o menor valor dos ângulos de flexão da articulação metacarpofalangeana... 85

Figura 39 – Representação das curvas com os maiores ranges entre as repetições, para cada dedo, de um voluntário, durante a realização da tarefa 1... 86

Figura 40 – Diagrama de fase com as três repetições do movimento do 2° dedo, de um voluntário, durante a realização da tarefa 1 ... 87

Figura 41 – Exemplo das variáveis obtidas do diagrama de fase. Coordenadas do vetor posição média no espaço de fase (

θ

ω

Figura 42 – Variação do ângulo simulado para o 2º dedo... 97

Figura 43 – Distribuição dos ângulos simulados... 97

Figura 44 – Variação da distância simulada entre os marcadores para o 2º metacarpo ... 98

Figura 45 - Variação da distância simulada entre os marcadores para a 2ª falange proximal... 99

Figura 46 – Variação das distâncias entre os marcadores correspondentes aos ossos metacarpo (vermelho) e falange proximal (azul), para os quatro dedos, durante a realização do teste estático, de apenas um voluntário... 100

Figura 47 - Variação das distâncias entre os marcadores correspondentes aos ossos metacarpo (vermelho) e falange proximal (azul), para os quatro dedos, durante a realização do teste dinâmico para a tarefa 1, de apenas um voluntário . ... 101

Figura 48 – Distribuição dos valores da acurácia para o 2º metacarpo. T1= tarefa 1; T2=tarefa 2; T3=tarefa 3; T4 = tarefa 4; Es=estático... 102 Figura 49 - Boxplot da força de preensão palmar (HC= homens controle, HP = homens pianistas, MC= mulheres controle e MP = mulheres pianistas). ... 105 Figura 50 – Boxplot dos valores do range máximo do 2°, 3°, 4° e 5° dedos de todos os

voluntários durante a realização das quatro tarefas. D2C=Dedo 2 do grupo controle, D2P=Dedo2 do grupo pianista, D3C=Dedo 3 do grupo controle, D3P=Dedo3 do grupo pianista, D4C=Dedo 4 do grupo controle, D4P=Dedo4 do grupo pianista, D5C=Dedo 5 do grupo controle, D5P=Dedo5 do grupo pianista... 107 Figura 51 – Boxplot das tarefas comparando os grupos controle e pianista, com os valores dos

ranges sem separar os dedos. (T1C = tarefa 1 controle, T1P = tarefa 1 pianista, T2C = tarefa 2 controle, T2P = tarefa 2 pianista, T3C = tarefa 3 controle, T3P = tarefa 3 pianista, T4C = tarefa 4 controle, T4P = tarefa 4 pianista). ... 108 Figura 52 - Um exemplo da curva da posição e velocidade angular das três repetições de

movimento, de um voluntário do grupo controle, durante a tarefa 1. ... 110 Figura 53 - Diagramas de fase para os homens do grupo controle (n=7) e para os homens do

grupo pianista (n=5). T1C = tarefa 1 - grupo controle ; T1P = tarefa 1 - grupo pianista; T12C = tarefa 2 - grupo controle ; T2P = tarefa 2 - grupo pianista; T3C = tarefa 3 - grupo controle ; T3P = tarefa 3 - grupo pianista; T4C = tarefa 4 - grupo controle ; T4P = tarefa 4 - grupo pianista. Grupo controle ( n=7); Grupo pianista (n=5)... 112 Figura 54 - Diagramas de fase para as mulheres do grupo controle (n=7) e para as mulheres do grupo pianista (n=6). T1C = tarefa 1 - grupo controle ; T1P = tarefa 1 - grupo pianista; T12C = tarefa 2 - grupo controle ; T2P = tarefa 2 - grupo pianista; T3C = tarefa 3 - grupo controle ; T3P = tarefa 3 - grupo pianista; T4C = tarefa 4 - grupo controle ; T4P = tarefa 4 - grupo pianista. Grupo controle ( n=7); Grupo pianista (n=6)... 113 Figura 55 – Comparação da variável média da posição angular (θ ) entre os grupos controle e

pianista... 115 Figura 56 – Comparação da variável diferença entre os autovalores (∆ ), entre os grupos λ₁

controle e pianista... 117 Figura 57 – Variabilidade dos valores da média da posição angular (θ - Teta), média da

Lambda) e da média dos ângulos entre a direção correspondente a primeira componente o eixo da abiscissa (α -Alfa), para os todos os voluntários do grupo controle e do grupo

pianista... 119

Figura 58 – Variabilidade dos valores da diferença entre as normas dos vetores que representam a posição média (DifNorma), da diferença entre os autovalores (dλ-Percentual Lambda), a diferença entre o maior e o menor valor da variabilidade em relação a primeira componente (∆ -Dif Lambda) e do desvio padrão da diferença entre todas as combinações dos três λ₁ ângulos (DPAlfa)... 120

Figura 59 – Boxplot dos valores das correlações comparando as tarefas entre os grupos controle e pianista T1C = tarefa 1 para todos os voluntários do grupo controle (n=14), T1P = tarefa 1 para todos os voluntários do grupo pianista (n=11), T2C = tarefa 2 para todos os voluntários do grupo controle (n=14), T2P = tarefa 2 para todos os voluntários do grupo pianista (n=11), T3C = tarefa 3 para todos os voluntários do grupo controle (n=14), T3P = tarefa 1 para todos os voluntários do grupo pianista (n=11), T4C = tarefa 4 para todos os voluntários do grupo controle (n=14), T4P = tarefa 4 para todos os voluntários do grupo grupo pianista (n=11). ... 121

Figura 60 – Boxplot das correlações separando as combinações e comparando os grupos controle e pianista. C = Controle e P = Pianista; 2x3 =correlações entre o 2° e o 3° dedos, 3x4 =correlações entre o 3° e o 4° dedos, 4x5 =correlações entre o 4° e o 5° dedos, 2x4 =correlações entre o 2° e o 4° dedos, 3x5 =correlações entre o 3° e o 5° dedos, 2x5 =correlações entre o 2° e o 5° dedos). ... 122

Figura 61 - Diagrama de fase para os homens do grupo controle – Dedo 3 ... 163

Figura 62 - Diagrama de fase para os homens do grupo controle – 4º dedo ... 164

Figura 63 - Diagrama de fase para os homens do grupo controle – 5º dedo ... 165

Figura 64 - Diagrama de fase para os homens do grupo pianista – 3º dedo... 166

Figura 65 - Diagrama de fase para os homens do grupo pianista – Dedo 4 ... 167

Figura 66 - Diagrama de fase para os homens do grupo pianista – Dedo 5 ... 168

Figura 67 - Diagrama de fase para as mulheres do grupo controle – 3º dedo ... 169

Figura 68 - Diagrama de fase paramulheres do grupo controle – Dedo 4... 170

Figura 69 - Diagrama de fase para as mulheres do grupo controle – Dedo 5 ... 171

Figura 71 Diagrama de fase para as mulheres do grupo pianista – Dedo 4 ... 173 Figura 72 - Diagrama de fase para as mulheres do grupo pianista – Dedo 5 ... 174 Figura 73 Componenetes principais dos diagramas de fase para o 2º dedo de todos os voluntários durante a realização da tarefa 1 ... 175

Quadro 1 - Músculos da mão e dos dedos ... 38 Quadro 2 - Músculos intrínsecos da mão ... 38

Tabela 1 - Valores médios e desvios padrões das características gerais dos voluntários... 52 Tabela 2 – Dados da leitura do dinamômetro em relação as massas colocadas na balança... 56 Tabela 3 - Valores da precisão, bias e acurácia do teste do corpo rígido... 95 Tabela 4 – Valores dos ângulos das articulações metacarpofalangeanas (graus) obtidos pela

simulação dos erros do sistema ... 96 Tabela 5 - Valores das distâncias (mm) entre dois marcadores dos metacarpos obtidos pela

simulação dos erros do sistema ... 98 Tabela 6 - Valores das distâncias (mm) entre dois marcadores das falanges proximais obtidos

pela simulação dos erros do sistema... 99 Tabela 7 – Valores médios e desvios padrões das medidas antropométricas da mão direita... 103 Tabela 8 – Valores de p para as medidas antropométricas... 103 Tabela 9 - Valores médios e desvios padrões das medidas de força isométrica de preensão palmar

... 104 Tabela 10 – Valores da correlação entre as medidas antropométricas e medidas de força entre os

grupos ... 106 Tabela 11 – Valores de p para comparação entre os grupos e entre as tarefas para os homens.. 109 Tabela 12 – Tarefas que apresentaram diferenças significativas para os grupos controle e

pianista... 109 Tabela 13 – Valores de F e p para as variáveis do vetor caracterização de padrão comparadas

entre os grupos... 115 Tabela 14 - Valores de F e p para as variáveis do vetor caracterização de padrão comparadas

entre as tarefas ... 116 Tabela 15 - Tarefas que apresentaram diferenças significativas para os grupos controle e pianista, no vetor caracterização do padrão. ... 116 Tabela 16 – Valores de F e p para as variáveis do vetor regularidade comparadas entre os grupos

... 117 Tabela 17 - Valores de F e p para as variáveis do vetor regularidade comparadas entre as tarefas ... 118

Tabela 18 - Tarefas que apresentaram diferenças significativas para os grupos controle e pianista, no vetor regularidade... 118 Tabela 19 – Valores de p para a ANOVA das correlações entre os dedos durante a realização das tarefas ... 123 Tabela 20 – Valores de p para comparação entre os grupos e entre as tarefas para os homens.. 123 Tabela 21 - Valores médios e desvio padrão (mm) comparando os métodos estático e dinâmico para apenas um voluntário... 160 Tabela 22 –Valores médios e desvios dos ranges máximos da articulação metacarpofalangeana

do 2° dedo durante as tarefas 1, 2, 3 e 4 ... 161 Tabela 23 – Valores médios e desvios padrões dos ranges máximos da articulação

metacarpofalangeana do 3° dedo durante as tarefas 1, 2, 3 e 4 ... 161 Tabela 24- Valores médios e desvios padrões dos ranges máximos da articulação

metacarpofalangeana do 4° dedo durante as tarefas 1, 2, 3 e 4 ... 161 Tabela 25 - Valores médios e desvios padrões da amplitude angular máxima da articulação

ACP Análise dos Componentes Principais

CD Comprimento do dedo indicador

CM Circunferência da mão

CP Circunferência da palma

DIR Medida direta

EP Espessura da palma

EST Medida Estática

FEF Faculdade de Educação Física

HC Homens do grupo controle

HP Homens do grupo pianista

IFD Articulação interfalangeana distal IFP Articulação interfalangeana proximal

LM Largura da mão

LP Largura da palma

MC Mulheres do grupo controle

MP Mulheres do grupo pianista

MTC-F Articulação metacarpofalangeana

O Vetor posição média (origem)

Pr Vetor caracterização de padrão

Rr Vetor regularidade

T1 Tarefa realizada com preensão grossa em velocidade rápida T2 Tarefa realizada com preensão grossa em velocidade lenta T3 Tarefa realizada com preensão em gancho em velocidade rápida T4 Tarefa realizada com preensão em gancho em velocidade lenta T1C Tarefa 1, grupo controle

T1P Tarefa 1, grupo pianista T2C Tarefa 2, grupo controle T2P Tarefa 2, grupo pianista T3C Tarefa 3, grupo controle

T3P Tarefa 3, grupo pianista T4C Tarefa 4, grupo controle T4P Tarefa 4, grupo pianista

UNICAMP Universidade Estadual de Campinas VCP Vetor caracterização de padrão

VReg Vetor regularidade

o Vetor posição média no especo de fase ou origem

θ Posição angular

θ Posição angular média

ω Velocidade angular

ω Velocidade angular média

λ Autovalor normalizado em função da variabilidade total (%)

1

λ Variabilidade (em valores absolutos) em relação a primeira componente λ Média dos autovalores normalizados

1

λ Média da variabilidade em relação a primeira componente

α Ângulo entre a direção correspondente a primeira componente de cada repetição e _{o eixo da abiscissa}

α Média do ângulo entre a direção correspondente a primeira componente de cada _{repetição e o eixo da abiscissa}

O

∆ Diferença entre as normas dos vetores

λ

∆ Diferença entre os autovalores normalizados

1

λ

∆ Diferença entre o maior e o menor da variabilidade em relação a primeira componente

α

SUMÁRIO

4.1ASPECTOS ANATÔMICOS E BIOMECÂNICOS DO PUNHO E DA MÃO...31

4.2A FUNÇÃO DA MÃO...40

4.3.ALTERAÇÕES DOS PADRÕES DE PREENSÃO...43

4.4MÉTODOS DE MEDIÇÃO DA PREENSÃO...44

4.5MÉTODOS DE ANÁLISE DA PREENSÃO...44

4.6ANÁLISES DA TÉCNICA PIANÍSTICA...48

5 METODOLOGIA ...51

5.1CARACTERIZAÇÃO DOS VOLUNTÁRIOS...52

5.2PROTOCOLO DE AVALIAÇÃO...53

5.2.1 Variáveis antropométricas ... 53

5.2.2 Medidas da força isométrica máxima - Variável dinamométrica... 54

5.3MODELO DE REPRESENTAÇÃO DA MÃO...57

5.4PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL...59

5.5AMBIENTE DA COLETA DOS DADOS...62

5.6SISTEMA DE CALIBRAÇÃO...64

5.7SISTEMA DE ANÁLISE CINEMÁTICA...66

5.7.1 Aquisição e armazenamento dos dados... 67

5.7.2 Sincronização dos registros... 67

5.7.3 Medição das coordenadas e reconstrução tridimensional ... 68

5.8AVALIAÇÃO DA METODOLOGIA...70

5.8.1 Acurácia das medições ... 70

5.8.2 Análise da sensibilidade através da avaliação dos erros do sistema na determinação das variáveis ... 71

5.9.VARIÁVEIS CINEMÁTICAS...73

5.9.1 Distâncias lineares entre os marcadores ... 74 5.9.2 Ângulos de flexão e extensão das articulações metacarpofalangeanas ... 74 5.9.3. Velocidade angular ... 78 5.9.4. Amplitude angular máxima (range máxima) ... 79 5.9.5 Variáveis obtidas do diagrama de fase ... 86 5.9.6 Correlações entre os ângulos dos dedos ... 92

5.10.ANÁLISE ESTATÍSTICA...92

6 RESULTADOS...95

6.1AVALIAÇÃO DA METODOLOGIA...95

6.1.1 Acurácia das medições ... 95 6.1.2 Análise da sensibilidade ... 96 6.1.3 Comparação das medidas das distâncias lineares entre os marcadores, avaliada pela acurácia... 100

6.2VARIÁVEIS ANTROPOMÉTRICAS...103

6.3VARIÁVEIS DINAMOMÉTRICAS...104

6.4VARIÁVEIS CINEMÁTICAS...106

6.4.1 Amplitude angular (range) ... 106 6.4.2 Análise das curvas de flexão e extensão... 109

6.4.3CORRELAÇÕES DAS VARIAÇÕES ANGULARES ENTRE OS DEDOS...121

7 DISCUSSÃO ...125 7 CONCLUSÕES ...135 8 REFERÊNCIAS ...137 ANEXOS ...143

ANEXOA–TERMO DE CONSENTIMENTO LIVRE E ESCLARECIDO...144

ANEXOB–PROTOCOLO DE AVALIAÇÃO...145

ANEXO C–DIAGRAMA DE BLOCO REPRESENTANDO O ALGORITMO DESENVOLVIDO PARA SEPARAÇÃO DOS CICLOS E CÁLCULO DA AMPLITUDE ANGULAR...147

APÊNDICES...149

APÊNDICE A-ANÁLISE DAS COMPONENTES PRINCIPAIS...150

APÊNDICE B–VALORES MÉDIOS E DESVIOS PADRÕES DAS DISTÂNCIAS ENTRE OS MARCADORES DO METACARPO E FALANGE PROXIMAL DO 2º AO 5º DEDOS, COMPARANDO OS MÉTODOS ESTÁTICO E DINÂMICO PARA APENAS UM

VOLUNTÁRIO. ...160

APÊNDICE C–AMPLITUDES MÁXIMAS (RANGES MÁXIMOS)...161

1 Introdução

A mão tem a função de tocar, pressionar, segurar, soltar e manipular, sendo capaz de desempenhar uma variedade de tarefas motoras, além de transmitir informação sensorial sobre temperatura, forma e textura dos objetos. Não funciona isoladamente e depende da integridade das articulações do ombro, cintura escapular, cotovelo e punho que permitem o posicionamento adequado da mão no espaço, para realização de tarefas.

A principal função da mão é a preensão, pois através dela é realizada a grande maioria das atividades de vida diária, sendo fundamental para a alimentação, vestuário e higiene. Durante a realização dessas atividades é evidente a importância da coordenação e do padrão de movimento dos dedos. Este padrão pode ser diferente dependendo da atividade a ser realizada como, por exemplo, durante a preensão de um copo ou durante a preensão de uma caneta. Para a realização da preensão, músculos extrínsecos e intrínsecos são contraídos para permitir a adaptação da mão ao objeto a ser apreendido e a força a ser empregada depende do peso e da consistência do objeto. Entretanto, a função da mão é complexa, pois é uma estrutura formada por muitos tendões que atravessam uma ou mais articulações e permitem desde movimentos isolados até movimentos coordenados de todos os dedos ao mesmo tempo, como de um pianista ao tocar um piano.

Muitos estudos experimentais relacionados ao estudo da preensão da mão estão direcionados ao controle visomotor do movimento, durante a realização de uma tarefa. Sistemas de análise do movimento bi e tridimensionais permitiram que a cinemática da preensão de objetos de diferentes tamanhos, localizados a distâncias distintas, fossem estudas detalhadamente. Outros estudos tendem a se concentrar na força de preensão palmar e na força de pinça, medidas através de dinamômetros que permitem com facilidade a medição objetiva da força da mão.

Em especial para o estudo do movimento isolado dos dedos da mão foram encontrados modelos dinâmicos bi e tridimensionais do dedo indicador associados ou não ao movimento de pinça. Contudo, uma metodologia de análise tridimensional dos movimentos das articulações dos dedos buscando uma caracterização de padrão de preensão e análise da sinergia entre os dedos, para indivíduos submetidos a treinamento, não foi encontrada na literatura.

É conhecido que, quando um indivíduo é submetido a um treinamento, pode tornar-se mais forte, mais resistente ou melhorar a coordenação, a destreza e equilíbrio. No caso da mão, quando submetida a diferentes atividades ou treinamento específico, torna-se capaz de aperfeiçoar a execução do movimento, buscando precisão, dosagem de força e agilidade.

Nos pianistas, a mão deve ter leveza e flexibilidade para executar os movimentos, e o treinamento está baseado no desenvolvimento de técnicas que dependam, o menos possível, da força e da resistência dos músculos. Esse treinamento é essencial para a execução da técnica pianística (RICHERME, 1996).

O piano se desenvolveu como um instrumento que exige maiores recursos técnicos de execução, tanto pela possibilidade de variar amplamente a intensidade do som de acordo com a intensidade da força aplicada na tecla, como pelo desenvolvimento do repertório, que passou a exigir mais do executante. Schultz (1949) apud RICHERME (1996) relata que “nenhuma tecla pode ser abaixada sem que o dedo seja uma parte importante do toque. Nada que se possa fazer no piano é independente da coordenação do dedo”.

Durante seus estudos, o pianista realiza vários exercícios que exigem ao mesmo tempo controle e coordenação do movimento do punho e dos dedos, além de treinar a leveza do movimento e a flexibilidade. O treinamento modifica a própria técnica pianística e com o tempo é capaz de aprimorá-la, mas será que esse treinamento pode interferir nas atividades manuais que não sejam as relacionadas diretamente com o tocar piano?

O movimento dos dedos durante o “tocar piano” não é como a preensão palmar, entretanto os músculos são os mesmos e a força que abaixa as teclas é basicamente a dos flexores superficiais, flexores profundos e lumbricais dos dedos. Considerando que os músculos utilizados na preensão e no movimento de tocar piano são os mesmos, buscou-se avaliar se o treinamento do pianista interfere em uma atividade manual básica, que não esteja relacionada à performance musical.

Dessa forma buscou-se analisar as alterações nos padrões de preensão palmar de pianistas durante a realização de tarefas em função do tipo de preensão e da velocidade de execução e verificar se a atividade do pianista interfere no padrão de preensão e na sinergia dos dedos.

O estudo focou dois tipos de preensão, a preensão grossa e a preensão em gancho, realizadas contra um exercitador de dedos, que foram executadas em velocidade lenta e rápida. Esses dois tipos de preensão foram escolhidos porque a preensão grossa é a forma mais usada para manipular objetos e a preensão em gancho é a única disponível para a realização das tarefas funcionais quando ocorre fraqueza da musculatura intrínseca, neste caso somente os músculos flexores superficiais e profundos estão preservados. Além disso, há uma maior dificuldade para a realização de uma tarefa com a mão em posição de gancho, comparada a preensão grossa, devido ao pouco contato com o objeto.

Dentre as metodologias utilizadas em biomecânica foi selecionada a cinemetria (videogrametria) que fornece informações sobre variáveis quantitativas que podem ser utilizadas na descrição, comparação e interpretação dos movimentos em diferentes situações.

Em especial para a preensão da mão, as variáveis cinemáticas analisadas foram: a posição angular, a velocidade angular (ambas em função do tempo), a amplitude angular máxima e a correlação entre as curvas dos ângulos de flexão e extensão das articulações metacarpofalangeanas dos dedos.

Para obtenção dessas variáveis, foi desenvolvida uma metodologia para análise cinemática do movimento dos dedos, durante a realização da preensão palmar contra um exercitador de dedos. Essa metodologia foi avaliada através da acurácia das medições das distâncias entre marcadores e também através da sensibilidade pela variação do erro do sistema.

A partir das variáveis posição e velocidade angular foram construídos diagramas de fase e novas variáveis foram obtidas desses diagramas, através da análise por componentes principais. Essas novas variáveis encontradas foram: a) o vetor posição média no espaço de fase, b) autovalor normalizado em função da variabilidade total e c) o ângulo entre a direção correspondente a primeira componente e o eixo da abscissa. Através dessas variáveis foi possível analisar o padrão de movimento, e a regularidade dos ciclos.

A sinergia entre os dedos foi analisada através da correlação entre as curvas dos ângulos de flexão e extensão das articulações metacarpofalangeanas dos dedos. Todas as variáveis foram analisadas nas diferentes tarefas comparando pianistas e não pianistas.

Além da cinemática foram utilizadas no protocolo de avaliação duas outras metodologias biomecânicas: a antropometria e a dinamometria, buscando a caracterização dos voluntários nos diferentes grupos.

O texto foi organizado de maneira que nos capítulos seguintes estão descritos os objetivos, a revisão de literatura, a metodologia, os resultados, discussões e conclusões.

Como a biodinâmica do movimento é uma área que abrange diferentes especialidades, no quarto capítulo, que corresponde ao da revisão de literatura, estão abordados alguns aspectos anatômicos e biomecânicos de interesse para a leitura deste trabalho, além dos diferentes métodos de medição e análise da preensão palmar e da técnica pianística.

No quinto capítulo, descreve-se a metodologia, com a caracterização dos voluntários que participaram do estudo, o protocolo de avaliação, o modelo de representação da mão, o procedimento experimental, o ambiente da coleta dos dados, o sistema de calibração, o sistema de análise, a avaliação da metodologia, a obtenção das variáveis experimentais descritoras do movimento, o tratamento dos dados e a descrição da análise estatística.

No sexto capítulo estão apresentados os resultados encontrados, no sétimo capítulo a discussão dos resultados obtidos e em relação aos dados encontrados na literatura e no oitavo capítulo as conclusões deste trabalho.

2 Objetivos

2.1 Objetivo geral

Analisar as possíveis alterações nos padrões de preensão palmar em pianistas durante a realização de tarefas, em função o tipo de preensão e da velocidade de execução, realizadas contra um exercitador de dedos.

2.2 Objetivos específicos

Propor uma metodologia de análise cinemática para descrição dos movimentos dos dedos durante a realização da preensão palmar.

Avaliar a metodologia proposta através da acurácia das medições e da sensibilidade do sistema aos erros experimentais.

Comparar variáveis antropométricas, dinamométricas e cinemáticas de pianistas e não pianistas.

Caracterizar o padrão de preensão palmar e a analisar a regularidade dos ciclos, de pianistas e não pianistas, em função do tipo de preensão e da velocidade de execução, através de diagramas de fase.

Comparar as correlações entre as curvas dos ângulos de flexão e extensão dos dedos da mão, entre pianistas e não pianistas, em função do tipo de preensão e da velocidade de execução.

3 Publicações

1 FERNANDES, Luciane Fernanda Rodrigues Martinho; ARAÚJO, Mariana Santos; MATHEUS, João Paulo Chieregato; MEDALHA, Carla Christina; SHIMANO, Antonio Carlos; PEREIRA, Gilberto de Araújo: Comparação de dois protocolos de fortalecimento para preensão palmar. Revista Brasileira de Fisioterapia, São Carlos, v. 7, n. 1, p. 17-23, 2003.

2. FERNANDES, Luciane Fernanda Rodrigues Martinho, RUFFINO, Paulo Régis Caron, BARROS, Ricardo Machado Leite: Prehension pattern changes in pianists. Enviado para Human Moviment Science.

4 Revisão de Literatura

Neste capítulo está apresentada inicialmente uma revisão dos aspectos anatômicos e biomecânicos de interesse, para uma maior compreensão do funcionamento ósteo-articular do punho e da mão. Na seqüência, a descrição da função da mão, as alterações nos padrões de preensão, os métodos de mediação e os métodos de análise da preensão e da técnica pianística.

4.1 Aspectos anatômicos e biomecânicos do punho e da mão

O conhecimento da anatomia e biomecânica do punho e da mão é essencial para a compreensão do funcionamento dos mecanismos ósteo-musculares responsáveis pelos movimentos dos dedos e a sua relação com as funções de preensão e pinça.

O punho é considerado como a chave para o funcionamento da mão e a estabilidade dessa articulação é essencial para o funcionamento apropriado dos músculos flexores e extensores dos dedos. A sua posição afeta a capacidade dos dedos de flexionar e estender de maneira máxima e de segurar efetivamente um objeto durante a preensão (NORDIN e FRANKEL, 2003).

O complexo articular do punho é constituído de oito ossos do carpo e da extremidade distal do rádio. Os oito ossos do punho são divididos em fileiras proximal e distal (Figura 1). Os ossos da fileira distal, a partir do lado radial para o ulnar, são o trapézio, trapezóide, capitato e hamato. A fileira proximal formada pelo escafóide, semilunar, piramidal se articula com o rádio formando a articulação radiocárpica e é considerada mais móvel que a distal. O oitavo osso desta fileira é o pisiforme, um osso sesamóide que aumenta a força do músculo flexor ulnar do carpo e forma com o piramidal uma pequena articulação (NORDIN e FRANKEL, 2003).

Figura 1 – Ossos da fileira proximal e distal do punho Fonte: http://www.medicalmultimediagroup.com

A articulação radiocarpiana é formada pelo rádio e disco radioulnar, proximalmente e pelo escafóide, semilunar e piramidal distalmente sendo classificada como condilar, biaxial e permite os movimentos de flexão, extensão, desvio radial, desvio ulnar e circundução. O disco radioulnar ocupa cerca de 11% da superfície articular enquanto as facetas interna e externa do rádio contribuem com 43% e 46%. Essa articulação é recoberta por uma cápsula forte, mas pouco solta, sendo reforçada pelos ligamentos capsular e intracapsular, responsáveis pela sua estabilidade. O disco radioulnar é composto de fibrocartilagem, tem origem na chanfradura ulnar do rádio e participa tanto da articulação radioulnar distal como uma parte da articulação radiocarpiana (NORKIN e LEVANGIE, 2001).

A articulação mediocarpiana é a articulação entre o escafóide, semilunar,e piramidal proximalmente e trapézio, capitato e hamato distalmente, sendo considerada mais funcional que anatômica. Foi classificada como articulação do tipo dobradiça com somente 1 grau de liberdade, entretanto a maioria dos pesquisadores a descrevem como sendo uma articulação condilar com 2 graus de liberdade, em que o desvio ulnar e do desvio radial são adicionados à flexão e extensão (NORKIN e LEVANGIE, 2001).

Entre os ossos adjacentes das fileiras proximal e distal do carpo estão as articulações intercárpicas. Essas articulações são do tipo deslizante e contribuem pouco para o movimento do punho (HALL, 2000).

As estruturas de tecido mole que circundam os ossos do carpo incluem os tendões que cruzam o carpo ou que nele se inserem e as estruturas ligamentares que unem os ossos do carpo entre si e aos elementos ósseos da mão e do antebraço (KAPANDJI, 2000). Os ligamentos do punho dão suporte para as articulações radiocarpianas e mediocarpiana e também contribuem para o movimento do complexo de punho, através de aplicação de forças passivas (NORKIN e LEVANGIE, 2001).

O movimento da articulação radiocarpiana é predominante um deslizamento da fileira proximal do carpo sobre o rádio e o disco radioulnar. Esses movimentos são causados por uma combinação única de forças passivas e ativas. Como não há força muscular aplicada diretamente aos ossos da fileira proximal do carpo, os ossos proximais servem de ligação mecânica entre o rádio e os ossos do carpo distal em que a força muscular é aplicada normalmente (NORKIN e LEVANGIE, 2001).

A amplitude de movimento normal do punho é de 65º a 80° de flexão e de 55º a 75° de extensão (NORDIN e FRANKEL, 2003). Segundo Kapandji (2000) a amplitude de flexão e extensão do punho é de 85° e Norkin e Levangie (2001) consideram a amplitude de 85º de flexão e 70º a 80º de extensão. Em relação à distribuição do movimento entre as articulações, Hall (2000) considera que a maior parte do movimento ocorre na articulação radiocárpica, entretanto Sarrafian et al., (1977) apud Nordin e Frankel (2003), encontraram que 60% da flexão ocorre na articulação mediocárpica e 67% da extensão ocorre na radiocárpica. Para os movimentos realizados no plano sagital, segundo Nordin e Frankel (2003) a amplitude do desvio radial é de 15º a 25° e do desvio ulnar é de 30 a 45°, Kapandji (2000) considera a amplitude do desvio radial de 15° e a do desvio ulnar de 45° enquanto que para Norkin e Levangie (2001) a amplitude de desvio radial é de 20º a 25º e o desvio ulnar de 30º a 35º.

O papel primário dos músculos do punho é dar uma base estável para a mão enquanto permite ajustamentos para um ótimo comprimento-tensão dos músculos extrínsecos dos dedos. Os músculos motores do punho responsáveis pela flexão são o flexor ulnar do carpo, flexor radial do carpo e o palmar longo e os músculos dos dedos (flexores superficiais e

profundos) agem como sinergistas neste movimento. O movimento de extensão do punho é realizado pelo extensor radial longo do carpo, extensor radial curto do carpo e extensor ulnar do carpo, tendo como sinergistas os extensores dos dedos (extensor comum dos dedos, o extensor do dedo indicador e o extensor do dedo mínimo). O movimento de desvio radial é realizado pelos músculos radiais do punho (flexor radial do carpo, extensor radial longo do carpo, extensor radial curto do carpo) e auxiliado por músculos do polegar (abdutor longo do polegar, extensor longo do polegar e flexor longo do polegar). O movimento de desvio ulnar é realizado pelo músculo palmar longo, pelos músculos ulnares (flexor ulnar do carpo, extensor ulnar do carpo) e auxiliado pelo extensor comum dos dedos e extensor do dedo mínimo (DANGELO e FATTINNI, 2002).

Cada articulação proximal do complexo do punho tem como objetivo aumentar a colocação da mão no espaço e aumentar seus graus de liberdade. Além da articulação do punho, as articulações proximais do membro superior têm importante relação com a função da mão. O ombro serve como uma base dinâmica de suporte, o cotovelo auxilia a mão a aproximar-se ou distanciar-se do corpo e o antebraço ajusta na aproximação de um objeto (NORKIN e LEVANGIE, 2001).

A mão é um órgão móvel, muito complexo, de múltiplas finalidades e adaptável ao formato dos objetos. A mobilidade e a estabilidade das articulações do ombro, cotovelo e punho, possibilitam que a mão se movimente no espaço sendo capaz de alcançar todas as partes do corpo, pegar objetos e deslocá-los em todas as direções (BARR e BEAR-LEHMAN, 2003).

É constituída de ossos, articulações, ligamentos, músculos intrínsecos e extrínsecos. Com relação ao sistema ósteo-articular, possui cinco ossos metacarpianos, cinco falanges proximais, quatro falanges médias e cinco falanges distais, sendo que o polegar possui apenas falange proximal e distal (Figura 2). As articulações são: carpometacárpicas, intermetacárpicas, metacarpofalangianas, interfalangianas proximais e distais (DANGELO e FATTINNI, 2002; KAPANDJI, 2000).

Figura 2 – Ossos da mão Fonte: http://www.medicalmultimediagroup.com

As articulações carpometacarpianas unem a fileira distal do carpo com as bases dos metacarpianos. A articulação carpometacarpiana do polegar, localizada entre o osso trapézio e o primeiro metacarpo, é do tipo selar clássica, com dois graus de liberdade, permitindo a realização dos movimentos de flexão, extensão, abdução, adução e rotação associada (HALL, 2000). As articulações carpometacarpianas do segundo ao quarto dedos são sinoviais planas, com um grau de liberdade, permitindo pequenos movimentos de deslizamento no sentido da flexo-extensão. Entretanto a articulação carpometacarpiana do quinto dedo é classificada como semi-selar devido ao componente rotacional (MORAN, 1989). São circundadas por cápsulas articulares reforçadas pelos ligamentos carpometacárpicos dorsal, palmar e interósseo. Essa articulação tem como função contribuir para a concavidade da palma da mão.

Entre os metacarpos estão as articulações intermetacárpicas unem as superfícies articulares dos metacarpianos e compartilham das cápsulas articulares das articulações carpometacárpicas (HALL, 2000).

As articulações metacarpofalangianas unem os ossos metacarpianos e as falanges proximais. São do tipo condilar ou elipsóide e possuem dois graus de liberdade, permitindo os movimentos de flexão, extensão, abdução e adução (MORAN, 1989). Cada

articulação é envolvida por uma cápsula reforçada pelos ligamentos colaterais (HALL, 2000; SMITH et al., 1997). Essa cápsula é considerada frouxa e permite uma pequena rotação axial passiva da falange proximal (NORKIN e LEVANGIE, 2001).

As articulações interfalangeanas proximais e distais estão presentes do segundo ao quinto dedo, sendo do tipo gínglimo ou dobradiça, possuem um grau de liberdade e realizam os movimentos de flexão e extensão. Além disso, realiza um movimento no plano sagital de 6º a 13º por causa da desigualdade das superfícies articulares (KAPANDJI, 2000). Cada articulação é envolvida por uma cápsula articular e é envolvida por ligamentos palmares e colaterais. O polegar possui apenas duas falanges e, portanto, apenas uma articulação, denominada interfalangeana do polegar (HALL, 2000; SMITH et al., 1997).

O esqueleto da mão está organizado para suprir as necessidades funcionais, principalmente para a pinça e a preensão. Para que seja possível a realização da pinça e da preensão, a arquitetura óssea está disposta em arcos de concavidade volar que se amoldam conforme o objeto ou a função a que se pretende realizar (PARDINI JR, 2005). Do ponto de vista funcional existem 3 arcos sendo um longitudinal e dois transversos (Figuras 2 e 3).

Figura 3 - Arco transverso proximal e arco transverso distal

Figura 4 – Arco longitudinal Fonte: http://www.medicalmultimediagroup.com

O arco transverso proximal é rígido sendo constituído pelos ossos do carpo e mantido pelo ligamento transverso do carpo. O arco transverso distal é formado pelas cabeças dos metacarpos, tem considerável mobilidade, abrindo-se e fechando-se em torno do 2º e 3º metacarpos. A integridade e a estabilidade do arco transverso distal são mantidas pelos ligamentos intermetacarpianos transversos, pelos tendões extensores e musculatura intrínseca da mão. Uma paralisia da musculatura intrínseca retifica esse arco, causando um grande prejuízo funcional para a mão (PARDINI JR, 2005).

O arco longitudinal é constituído de um grupo de arcos, sendo um para cada dedo. Esse arco se molda em relação a função desejada e tem como fatores estabilizantes a musculatura intrínseca e extrínseca. A paralisia desses músculos também compromete a função da mão com o achatamento desse arco (PARDINI JR, 2005). A disposição dos arcos longitudinais é organizada de tal forma que na flexão das articulações metacarpofalangeanas e interfalangeanas proximais as pontas dos dedos convergem para um mesmo ponto, que corresponde a tuberosidade do rádio (KAPANDJI, 2000, PARDINI JR, 2005)

Em relação à amplitude de movimento dos dedos, a amplitude ativa de flexão da articulação metacarpofalangeana é de aproximadamente 90º e a extensão é de 30º a 40º. Em relação à abdução, o indicador é o dedo que possui maior amplitude, 30º. A flexão das interfalangeanas proximais ultrapassa os 90º e nas interfalangeanas distais é ligeiramente inferior a 90º, sendo a extensão nula (0º) nas proximais e nula ou muito fraca (5º) nas distais. No polegar a flexão ativa da articulação metacarpofalangeana é de 60º a 70º e a extensão de 15º e na interfalangeana a flexão é de 75º a 80º e a extensão de 5º a 10º (KAPANDJI, 2000). De acordo com Norkin e Levangie (2001), a amplitude de movimento total da articulação metacarpofalangeana é diferente para cada dedo, sendo que a flexão e a extensão aumenta de radial para ulnar, com o dedo indicador tendo aproximadamente 90º e o dedo mínimo com 110º. A hiperextensão é bastante variável entre os indivíduos, sendo utilizada para diagnosticar aumento global de flexibilidade. O arco de abdução e adução é máximo na extensão e restrito na flexão metacarpofalangeana, isso ocorre em virtude da tensão dos ligamentos colaterais.

Durante o movimento de flexão dos dedos, o indicador realiza a flexão diretamente no plano sagital em direção à base da eminência tênar. Os três últimos dedos realizam uma flexão “oblíqua”, para que seja possível a oponência desses dedos com o polegar,

sendo que para o quinto dedo essa direção oblíqua é maior. Isso ocorre porque os eixos de flexão das articulações metacarpofalangeanas e interfalangeanas não são fixos, devido à assimetria das superfícies articulares e do tensionamento dos ligamentos laterais (KAPANDJI, 2000).

As articulações entre cada falange são atravessadas por tendões e músculos, além dos ligamentos. Com a contração dos músculos, essas articulações são movidas de maneira forçada pela interposição de tecidos e movimentos dos ossos. Quando realizadas contra um objeto, o movimento pode resultar em uma preensão ou pinça (AN et al., 1979).

Para a realização dos movimentos da mão, existem músculos extrínsecos que possuem a sua origem acima da articulação do punho e inserção na mão, e intrínsecos, que possuem a origem e inserção nos ossos da mão (Quadro 1).

Quadro 1 – Músculos da mão e dos dedos*

Músculos extrínsecos Músculos intrínsecos

Polegar Extensor longo do polegar

Extensor curto do polegar Abdutor longo do polegar Flexor longo do polegar

Flexor curto do polegar Abdutor curto do polegar Adutor do polegar Oponente do polegar

Dedos Flexor superficial dos dedos

Flexor profundo dos dedos Extensor comum dos dedos Extensor do indicador Extensor do dedo mínimo

Interósseos dorsais (4) Interósseos palmares (3) Lumbricais (4)

Abdutor do dedo mínimo Oponente do dedo mínimo Flexor curto do dedo mínimo *Adaptado de Hall (2000)

Os músculos intrínsecos são responsáveis pela precisão do movimento e pelo controle motor da mão, podendo ser divididos também em músculos tenares, hipotenares e palmares profundos (Quadro 2) (HALL, 2000; HUNTER et al., 1990; LIPPERT, 1996;).

Quadro 2 – Músculos intrínsecos da mão

Tenar Hipotenar Palmares profundos

Flexor curto do polegar Flexor curto do dedo mínimo Adutor do polegar Abdutor curto do polegar Abdutor do dedo mínimo Interósseos

Oponente do polegar Oponente do dedo mínimo Lumbricais

Os músculos flexores extrínsecos da mão são duas vezes mais poderosos que os extensores extrínsecos, devido à função de preensão exigida durante as atividades de vida diária (HALL, 2000). Os músculos responsáveis pela preensão palmar são os flexores superficiais, flexores profundos, interósseos, músculos da eminência tenar (principalmente o adutor) e o flexor longo do polegar (KAPANDJI, 2000).

Em relação à inervação, a mão é inervada principalmente pelos nervos mediano, ulnar e radial (Figura 5). Após atravessar o túnel do carpo, o nervo mediano se divide em 3 ramos. O primeiro é o ramo motor que supre os músculos: abdutor curto do polegar, oponente do polegar e cabeça superficial do flexor curto do polegar. Os outros ramos do nervo mediano suprem o primeiro, segundo e terceiro lumbricais e dão inervação sensitiva para os lados radial e ulnar do polegar, indicador e dedo médio e o lado radial do anular (HUNTER et al., 1990, PARDINI JR, 2005).

Figura 5 – Nervos do membro superior.

Fonte: http://www.medicalmultimediagroup.com/

O nervo ulnar é o principal nervo motor da mão e está localizado no lado ulnar do punho. No canal de Guyon esse nervo se bifurca emitindo 2 ramos: um superficial que é principalmente sensitivo inervando os dois lados do dedo mínimo e o lado ulnar do anular e outro profundo que é o ramo motor. Ele inerva os músculos hipotênares (abdutor, oponente e flexor curto do dedo mínimo), o 3º e 4º lumbricais, interósseos dorsais e palmares, adutor do polegar e a cabeça medial do flexor curto do polegar (HUNTER et al., 1990, PARDINI JR, 2005).

O nervo radial é predominantemente motor e inerva somente os músculos extrínsecos da mão. O ramo superficial sensitivo do nervo radial é responsável pela sensibilidade da região radial do dorso do punho e da mão (HUNTER et al., 1990, PARDINI JR, 2005).

4.2 A função da mão

A mão em movimento tem duas funções básicas a preensão e a pinça, sendo de fundamental importância para as atividades de vida diária. A importância dos movimentos da mão nessas atividades é evidenciada pela sua representação no córtex cerebral, sendo que a zona correspondente à mão é maior do que as zonas correspondentes às outras partes do corpo, e a zona correspondente ao polegar é maior do que a dos outros dedos (SHUMWAY-COOK e WOOLLACOTT, 2003). A preensão envolve agarrar ou segurar um objeto entre a superfície da mão com a participação ou não do polegar. A pinça é a função mais especializada da mão, em que o polegar é uma das partes da pinça e a outra parte pode ser realizada com a polpa, ponta ou pelo lado de um dedo (NORKIN e LEVANGIE, 2001).

Esse conceito dos padrões de pinça e preensão parece ser simples, entretanto a realização dessas funções é extremamente complexa do ponto de vista biomecânico, pois envolve não somente o movimento integrado de todas as articulações da mão ao mesmo tempo, mas também um controle central normal e uma inervação muscular perfeita. Além disso, toda essa ação requer uma integridade sensitiva dos dedos, caracterizada pela riqueza de corpúsculos sensitivos especializados e terminações livres nas polpas digitais (PARDINI JR, 2005).

Para classificar os tipos de preensão da mão foram utilizados critérios funcionais como a área de contato mão-objeto, número de dedos que participam e o formato da mão na execução da preensão.

A classificação mais simples foi dada por Napier (1956) apud Blair (2001) que classificou os movimentos de preensão humana em dois padrões básicos, a preensão de força e a preensão de precisão (pinça). A preensão de força envolve segurar um objeto entre os dedos parcialmente fletidos em oposição e contrapressão gerada pela palma, eminência tenar e o segmento distal do polegar, sendo utilizada quando é necessário o uso de força. A preensão de precisão é também conhecida como pinça e é usada quando são necessários exatidão e

refinamento de tato (BLAIR, 2001; SHUMWAY-COOK e WOOLLACOTT, 2003; SMITH et al., 1997).

Além dos padrões classificados por Napier (1956) apud Blair (2001), uma grande variedade de classificações e terminologias têm sido adotadas para categorização das preensões. Schesinger (1919) apud Jain et al., (1985) descreve que a mão adota 6 padrões básicos de preensão: cilíndrica (ou grossa), em ponta, em gancho, palmar, esférica e a lateral. Kapandji (2000) classifica as preensões em três grupos: preensões digitais (uni, bi, tri e pentadigitais), palmares (dígito palmar e a palmar plena do tipo cilíndrica ou esférica) e as centradas.

Com base nessas classificações foram adotadas para a realização deste estudo, a preensão cilíndrica ou grossa e a preensão em gancho. Se compararmos as classificações de Napier (1956) apud Blair (2001), com as de Schesinger (1919) apud Jain et al., (1985) e de Kapandji (2000) a preensão grossa (Figura 6) e a preensão em gancho (Figura 7) são duas formas de utilização da preensão de força. Por definição a preensão grossa é utilizada para segurar objetos cilíndricos em que os quatro últimos dedos ficam fletidos envolvendo um objeto e apertando-o de encontro à palma, e o polegar fica em flexão e oposição; a preensão em gancho é utilizada para segurar a alça de uma mala ou um balde, por exemplo, em que os quatro últimos dedos ficam semifletidos e o polegar exerce uma função acessória apenas para fechar o gancho (JAIN et al., 1985; KAPANDJI, 2000).

Figura 6 – Preensão grossa

Fonte: NORKIN e LEVANGIE, 2001, p.288

Figura 7- Preensão em gancho

Quando é avaliada a função muscular durante um tipo de preensão, a sinergia dos músculos da mão resulta em atividade quase constante de todos os músculos intrínsecos e extrínsecos. A preensão cilíndrica ou grossa utiliza quase que exclusivamente os músculos flexores para levar os dedos ao redor do objeto. O músculo flexor profundo dos dedos é contraído na ação dinâmica de fechar os dedos. Na fase estática, o flexor superficial dos dedos participa quando é exigida uma força maior para manter a preensão.

Embora a preensão seja citada tradicionalmente como uma atividade extrínseca, estudos indicaram considerável atividade muscular dos músculos intrínsecos. Ketchum et al.,1978 e Chao et al.,1976 descrevem que os músculos interósseos funcionam como flexores, abdutores e adutores da articulação metacarpofalangeana. Numa preensão forte a magnitude da força dos interósseos é na flexão da metacarpofalangeana é semelhante a dos flexores extrínsecos. Além dos músculos interósseos, os músculos da eminência hipotenar geralmente estão ativos na garra cilíndrica. O abdutor do dedo mínimo flexiona e abduz a articulação metacarpofalangeana do dedo mínimo, o músculo oponente do dedo mínimo e o flexor do dedo mínimo são mais variáveis (NORKIN e LEVANGIE, 2001).

Na preensão em gancho, a maior atividade muscular é realizada pelos músculos flexor profundo dos dedos e flexor superficial dos dedos. A carga pode ser mantida por apenas um músculo ou pelos dois em conjunto, dependendo da localização da carga em relação às falanges. Se a carga é carregada mais distalmente, ocorre a ação do músculo flexor profundo dos dedos. Quando a carga é carregada no meio dos dedos, o músculo flexor superficial pode ser suficiente (NORKIN e LEVANGIE, 2001).

A realização da preensão requer um controle coordenado do membro superior e dos dedos e segundo Jeannerod (1986) é composta de dois componentes de controle visomotor. O componente do transporte reflete a determinação pelo sistema visual de coordenadas de um ponto no espaço em relação ao corpo e o componente de preensão indica uma análise visual da forma, tamanho e peso do objeto.

As possibilidades de movimento das articulações do membro superior são numerosas e representam um aspecto de controle complexo para o sistema nervoso central. Houve progresso na identificação das áreas cerebrais que controlam diferentes aspectos do movimento em relação a uma tarefa. Muitos estudos vêm buscando a identificação das áreas

cerebrais que controlam diferentes aspectos do movimento de uma tarefa. Existem evidências da existência de componentes de controle diferentes para o transporte e para a preensão. Kuypers (1973) apud Van Vliet (2001) afirma que a lesão das fibras do trato piramidal provoca prejuízo dos movimentos precisos dos dedos enquanto que a lesão do trato extrapiramidal causa prejuízo aos movimentos grosseiros do membro superior, inclusive do transporte da mão na direção de um objeto.

4.3.Alterações dos padrões de preensão

A habilidade funcional da mão é devida à integridade de todas as estruturas que proporcionam o movimento. Quando ocorre lesão em uma ou várias estruturas ocorre o comprometimento da preensão e a incapacidade para realização das atividades funcionais.

As alterações nos padrões de preensão podem ser decorrentes de lesões nervosas periféricas, doenças reumáticas (como a artrite reumatóide e a osteoartrose), queimaduras e doenças infecciosas como a hanseníase.

Em cada posição da mão, o sistema nervoso tem o papel de regulador que obtém informações sensoriais para processar os sinais recebidos. Essas informações são recebidas e transmitidas através das fibras aferentes e eferentes do sistema nervoso periférico. As lesões dos nervos periféricos levam a incapacidades motoras e sensitivas importantes, de acordo com a distribuição anatômica do nervo acometido e o grau da lesão. As lesões nervosas da mão podem ocorrer por ferimentos cortantes, queimaduras por calor ou frio, compressões agudas ou prolongadas e por estiramentos (FERRINO et al, 2005).

A paralisia da musculatura intrínseca da mão decorrente da lesão mediano-ulnar baixa causa uma deformidade “em garra”, com perda da força de fechamento dos dedos e perda dos movimentos de abdução e adução dos dedos. A garra manifesta-se com hiperextensão das articulações metacarpofalangeanas e flexão das interfalangeanas, principalmente as proximais (MAZZER et al, 2003). Nessa paralisia ocorre a perda dos arcos da mão, comprometendo a preensão palmar.

Na lesão do nervo radial baixa ocorre déficit funcional da extensão das articulações metacarpofalangeanas dos dedos, extensão e abdução radial do polegar e extensão

ulnar do punho, com perda sensitiva da face dorsal do polegar e dorso do segundo, terceiro e metade radial do quarto dedo. Nessa lesão os tendões flexores estão intactos, porém a posição do punho em flexão dificulta o segurar efetivamente um objeto durante a preensão (FERRIGNO et al,.2005)

4.4 Métodos de medição da preensão

Com o surgimento de dinamômetros para avaliação da força máxima da mão, as medidas quantitativas passaram a ter grande importância para normatização da força em diferentes populações (KELLOR et al., 1971; MATHIOWETZ et al., 1985; CAPORRINO et al., 1998), para diagnóstico de patologias neuromusculares como a síndrome do túnel do carpo e do canal cubital (DELLON e KELLER, 1997) e avaliação após procedimentos cirúrgicos de liberação do túnel do carpo (GELLMAN et al., 1989; FUSS e WAGNER, 1996; NETSCHER et al., 1997).

Para indivíduos submetidos a algum treinamento, Barros et al., (2003) utilizaram a análise cinemática para verificar as alterações no padrão respiratório de praticantes de Yoga. Tan et al., (2001) estudaram a força de preensão de jogadores de boliche para avaliar a correlação entre a força e o número de pontos de uma partida e encontraram uma correlação não significativa entre essas variáveis. Fernandes et al., (2003) realizaram medidas de força de preensão no pré e pós a aplicação de programas de treinamento isotônico em mulheres jovens. Os autores encontraram aumento significativo da força do pré e pós-treinamento, mas não encontram diferenças significativas entre os protocolos utilizados. Entretanto, são medidas de resposta da força máxima e não contêm informação espacial e temporal.

4.5 Métodos de análise da preensão

Muitos métodos foram desenvolvidos para a realização da análise cinemática do membro superior e da mão, Chéze et al., (1996) construíram uma estrutura mecânica complexa com barras longitudinais representando os segmentos corporais do tronco, braço, antebraço e

mão, unidas por articulações de 3 graus de liberdade. Nessas barras foram fixados marcadores reflexivos e uma aproximação robótica foi usada para descrição numérica da extremidade superior realizando uma tarefa. Na análise foram determinados os eixos de flexão e rotação dos segmentos e o centro de rotação.

Estudos com animais foram realizados buscando-se similaridade com a mão do homem. Christel e Billard (2002) compararam a cinemática da mão humana com a do macaco durante a realização da pinça em diferentes tarefas. Foram colocados marcadores no ombro, cotovelo, punho, polegar e dedo indicador, e o registro foi feito por 2 câmeras. Os autores encontraram que os macacos produziam excursões excessivas de movimentos do cotovelo e punho, abdução menor do ombro e amplo deslocamento do tronco quando comparado aos movimentos de humanos e concluíram que os circuitos neuronais primitivos do macaco são responsáveis por essas diferenças. Roy et al., (2000) desenvolveram um modelo biomecânico do movimento da pinça de macacos e compararam com dados humanos publicados. Utilizaram a videogrametria, sendo os marcadores colocados no polegar, dedo indicador e punho. Os autores encontraram três semelhanças entre a mão do homem e a do macaco. Primeiro que as assimetrias dos movimentos dependem da localização do objeto, segundo que as perturbações na localização do objeto diminuíram a magnitude do pico de velocidade e terceiro que o movimento mais preciso foi relacionado ao menor objeto, diminuindo a velocidade média e com isso sugerem que o estudo com macacos pode ser útil na compreensão do controle motor humano.

Modelos tridimensionais da mão foram desenvolvidos a partir da colocação de marcadores invasivos em cadáveres para análise cinemática. An et al., (1979) desenvolveram um modelo tridimensional para as articulações metacarpofalangeanas, interfalangeanas proximais e interfalangeanas distais da mão em 10 espécimes de mãos de cadáveres. Marcadores invasivos confeccionados com fios de aço de diferentes espessuras e comprimentos foram inseridos nos tendões e músculos no lado proximal e distal da articulação do polegar e dos dedos. Para a análise os autores utilizaram além do raios-X, a tomografia e o scanner ultrassônico. Kobayashi et al., (1997) realizaram uma análise tridimensional dos ossos do carpo em 22 espécimes de mãos de cadáveres utilizando marcadores invasivos de aço e de metal de diferentes diâmetros. Os autores utilizaram diferentes tamanhos de fios para identificação dos ossos e outras estruturas no raio-X biplanar. Segundo os autores esses modelos podem ser usados para mensurar a força e

analisar o movimento em mãos normais e patológicas. Estudos em cadáveres contribuíram para uma maior compreensão da cinemática da mão, porém descrevem uma representação estática de um fenômeno dinâmico.

Em mãos humanas os marcadores não invasivos têm sido utilizados para análise do movimento de preensão através da cinemetria associada ou não à eletromiografia ou à dinamometria. Darling et al., (1994) realizaram um estudo com o objetivo de descrever o padrão de coordenação entre as atividades musculares e os movimentos do dedo indicador em nove sujeitos normais, utilizando um sistema óptico eletrônico associado à eletromiografia. Neste experimento os voluntários seguravam um cilindro de madeira com o polegar, o 3º, o 4º e 5º dedos e os marcadores foram fixados no 2º dedo na base do metacarpo, no centro das articulações metacarpofalangeana (MTC-F), interfalangeana proximal (IFP), e distal (IFD) e uma barra fina de alumínio foi fixada na falange distal para definição do eixo longitudinal. Os voluntários foram submetidos à realização de 6 tarefas com 3 velocidades diferentes (100, 200 e 400m/s). As tarefas foram: flexão e extensão de todas as articulações, flexão e extensão das IFs mantendo a flexão da MTC-F, flexão e extensão da MTC-F enquanto as interfalangeanas (IFs) estão mantidas em flexão. Foram realizadas eletromiografia dos músculos flexor profundo dos dedos, flexor superficial dos dedos, extensor comum, extensor do indicador, 1º interósseo dorsal, 1º interósseo palmar e 1º lumbrical. Os autores encontraram uma alta correlação da ativação dos flexores extrínsecos e uma fraca correlação da atividade da musculatura intrínseca durante as tarefas.

Fowler e Nicol (1999) utilizaram a cinemetria e a dinamometria para calcular a força externa tridimensional aplicada nas articulações interfalangeanas do dedo indicador, em doze voluntários saudáveis, durante 11 atividades de vida diária, modificando a forma de preensão e o objeto que simulava um objeto doméstico. Nesses objetos foi incorporado um transdutor de força. Os autores concluíram que a complexidade do padrão está associada a dificuldade para a realização de atividades que não são tão rotineiras.

Fowler e Nicol (2000) desenvolveram um modelo biomecânico da articulação IFP do dedo indicador para investigar as cargas nos tendões e na articulação durante 11 atividades de vida diária. O modelo usou a ressonância nuclear magnética para obter a localização anatômica do tendão e a geometria dos ossos em conjunto com a cinemática tridimensional e com os dados obtidos das cargas. Foram feitas alterações na articulação IFP para